綜采工作面使用馬麗散處理冒頂事故

王 青

山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)公司雙柳煤礦生產(chǎn)技術(shù)科，山西呂梁 033300

綜采工作面使用馬麗散處理冒頂事故

王 青

山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)公司雙柳煤礦生產(chǎn)技術(shù)科，山西呂梁 033300

綜采工作面地質(zhì)條件極其復(fù)雜，特別是當(dāng)通過斷層、陷落柱、煤巖破碎等地質(zhì)變化帶時(shí)要及時(shí)加固煤壁。本文首先探討了冒頂事故的含義與一般處理方法，論述了馬麗散的應(yīng)用特點(diǎn)與加固機(jī)理，通過案例論述了綜采工作面使用馬麗散來處理冒頂事故的方法與效果，同時(shí)探討了完善對(duì)策，希望對(duì)我國(guó)綜采工作面的安全使用提供參考。

綜采工作面；馬麗散；冒頂事故

當(dāng)前我國(guó)各省市的厚煤層儲(chǔ)量在我國(guó)煤炭總儲(chǔ)量中約占44%。因此，厚煤層綜采技術(shù)在很大程度上決定著我國(guó)整個(gè)煤炭行業(yè)的發(fā)展前景。近十幾年來，我國(guó)整個(gè)煤炭行業(yè)大采高液壓支架、刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)等配套設(shè)備的研制取得了重大突破，促進(jìn)了高綜采技術(shù)的進(jìn)步。但是隨著工作面煤壁和支架高度的加大，支架－圍巖系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低，冒頂事故率增加，給煤礦的安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的隱患。筆者為此根據(jù)相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際地質(zhì)材料，探討了綜采工作面使用馬麗散來處理冒頂事故的方法與效果。

1 冒頂事故的含義與一般處理方法

1.1 冒頂事故的含義

冒頂事故是礦井采掘工作面生產(chǎn)過程中經(jīng)常發(fā)生的。是指在地下開采中，上部礦巖層自然塌落的現(xiàn)象。

1.2 冒頂事故的一般處理方法

1）對(duì)局部小冒頂出現(xiàn)后，應(yīng)先檢查冒頂?shù)攸c(diǎn)附近頂板支架情況，處理好折傷、歪扭、變形的柱子；沿煤的頂板掏梁窩，將探板伸入梁窩，另一頭立上柱子；2）發(fā)生局部范圍較大的冒頂時(shí)，如偽頂冒落，且冒落已停止，可采用從冒頂兩端向中間進(jìn)行探板處理。如直接頂沿煤幫冒落，而且殲石繼續(xù)下流，塊度較小，采用探板處理有困難時(shí)，可采取打撞楔的辦法處理。如上述兩方法不能制止冒頂，就要另開切眼躲過冒頂區(qū)。

2 馬麗散的應(yīng)用特點(diǎn)與加固機(jī)理

2.1 馬麗散的應(yīng)用特點(diǎn)

馬麗散是一種低粘度的聚亞胺膠脂化學(xué)注漿材料，綜采工作面使用馬麗散來處理冒頂事故的優(yōu)勢(shì)如下：1）當(dāng)樹脂、催化劑和馬麗散摻在一起時(shí)可產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，造成膨脹，馬麗散可生成多元網(wǎng)狀密彈性體，從而加強(qiáng)充填作用進(jìn)行合理支護(hù)；2）馬麗散遇水后可產(chǎn)生關(guān)聯(lián)反應(yīng)，也會(huì)發(fā)生急劇膨脹，從而可以產(chǎn)生二次滲透，可將其壓入并充滿裂隙，加強(qiáng)支護(hù)；3）漿液可注性好，當(dāng)它被高壓推擠，注入到工作面中，可沿工作面裂隙沿瞻直到將所有裂隙充填。

2.2 馬麗散的加固機(jī)理

馬麗散注射入地層后，馬麗散與相關(guān)物質(zhì)和水混合形成低粘度混合物，保持液體狀態(tài)小會(huì)后，可自動(dòng)滲透細(xì)小的裂縫，與裂縫粘結(jié)，有效地進(jìn)行加固，從而控制礦井變形、坍塌，防止冒頂。應(yīng)煤層中不含水時(shí)，膨脹倍數(shù)較低為2倍～4倍。主而有效地加固戰(zhàn)密封處置區(qū)域。馬麗散的利用范疇加固裂痕戰(zhàn)不變地層封鎖水源入口密封地層巖石加固錨桿密封。

3 綜采工作面使用馬麗散處理冒頂事故的案例分析

3.1 工程概況

汾西礦業(yè)雙柳煤礦33408綜采工作面位于一單斜構(gòu)造之上，地層傾向西—北西，傾角0°～25°，平均5°。該工作面所采（3+4）#煤層，平均采高3.8m，屬二疊系山西組下段頂部煤層，直接頂為黑灰色砂質(zhì)泥巖，水平層理發(fā)育，半堅(jiān)硬；老頂為灰黑色泥巖，性脆局部含砂節(jié)理裂隙發(fā)育未充填，半堅(jiān)硬。工作面以北280m段，地層傾角逐漸增大，最大傾角達(dá)到25°。該工作面在初采過程中，由于空頂時(shí)間長(zhǎng)，煤質(zhì)松軟，造成60-118#支架段煤壁片幫，進(jìn)而引發(fā)大面積冒頂事故（支架寬1.5m）。

3.2 應(yīng)用方法

從工作面58#支架至120#支架煤壁處煤層中部以30°～40°向上打孔，平均每3m布置一個(gè)，孔深不小于6m開始注漿。每孔注漿量根據(jù)注漿壓力確定，施工時(shí)嚴(yán)格控制注漿壓力，當(dāng)出現(xiàn)大面積漏漿時(shí)，換孔注漿或停止注漿。同時(shí)操縱馬麗散對(duì)煤體疏松帶進(jìn)止粘折加固，能夠有效地增加頂部煤層的強(qiáng)度。

3.3 應(yīng)用效果

3.3.1 提高工作面整體強(qiáng)度

馬麗散注入地層后，在幾秒鐘內(nèi)就開始發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，工作面不含水時(shí)，混合反應(yīng)膨脹倍數(shù)相對(duì)少；在遇水后可發(fā)生急劇膨脹，膨脹倍數(shù)大大增加，可將馬麗散壓入并充滿微小裂隙。注漿15min后，發(fā)現(xiàn)距離注漿孔約1.2m處有漿液滲出，仍可繼續(xù)灌注。為此表明充馬麗散可填空隙封閉通道，提高工作面整體強(qiáng)度，從而有效加固和密封軟弱圍巖。

3.3.2 提高工作面抗?jié)B能力

馬麗散注入地層后，可與水反應(yīng)并封閉水流，擠壓并粘結(jié)破碎工作面，有效支托已經(jīng)離層的頂板及裂隙發(fā)育區(qū)域，將松軟煤層進(jìn)行固結(jié)，形成一個(gè)整體，提高支護(hù)強(qiáng)度、抗?jié)B能力及整體性。

4 完善綜采工作面使用馬麗散處理冒頂事故的工藝措施

4.1 確定合理的工作面設(shè)計(jì)參數(shù)

綜采工作面設(shè)計(jì)參數(shù)主要是工作面走向長(zhǎng)度和傾斜長(zhǎng)度，其設(shè)計(jì)合理與否直接影響工作面各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的完成。對(duì)工作面走向長(zhǎng)度在不受地質(zhì)條件影響的情況下，加大其長(zhǎng)度無疑是有益的。它可減少工作面搬家次數(shù)，增長(zhǎng)工作面均衡生產(chǎn)時(shí)間，降低初采和末采損失量在工作面損失率中占的比重。但其長(zhǎng)度過大，增加了巷道維護(hù)和通風(fēng)管理等方面的困難，所以工作面推進(jìn)長(zhǎng)度一般在800m～1 200m左右為宜。

4.2 減少工作面初采損失

對(duì)所有采掘地點(diǎn)地質(zhì)構(gòu)造巷道布置、采空關(guān)系，切眼及停采線煤柱等可能發(fā)生頂板問題的區(qū)域，定期進(jìn)行安全排查。同時(shí)，在安排生產(chǎn)接續(xù)時(shí)，遵循采場(chǎng)礦壓規(guī)律，避免鄰面同時(shí)開展采掘活動(dòng)，合理安排工作面接替，不能人為造成采區(qū)內(nèi)孤島工作面，帶來壓力集中及沖擊地壓隱患，最大限度地減少事故的發(fā)生。

4.3 建立多種支護(hù)方法

一些煤炭因地質(zhì)條件復(fù)雜多變，運(yùn)輸環(huán)節(jié)相對(duì)復(fù)雜，隨著井下工作面延伸拓展煤層壓力加大，導(dǎo)致礦上頂板破碎情況時(shí)有發(fā)生，普通使用馬麗散并不完全可靠。有煤礦摸索出了“楔釘式”方法進(jìn)行支護(hù)。這種方法是視工作面實(shí)際情況在煤墻打合適淺眼，將錨固劑及1.8m長(zhǎng)的廢舊鉆桿裝入，并露出適當(dāng)長(zhǎng)度，在露出部分的鉆桿上 面架料進(jìn)行超前支護(hù)，這樣一來，只支護(hù)一次就可有1.8m的走向距離，減少了人員勞作且操作方便、實(shí)用可靠，而且待推采過去后，將廢鉆桿回收還可繼續(xù)使 用，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后效果理想。

4.4 改進(jìn)馬麗散的產(chǎn)品性能

馬麗散聚亞膠脂是由兩種成份組成的聚亞膠脂產(chǎn)品，用于地層的加固和水流入口的封閉[8]。可通過加入一定量的加速劑提高產(chǎn)品的反應(yīng)速度，從而有效地加固和密封處理區(qū)域。極好的粘合能力與地層形成很強(qiáng)的粘合，其良好的柔韌性能承受隨后的地層運(yùn)動(dòng)，可與水反應(yīng)并封閉水流，提高地層支撐力機(jī)械阻力高。

4.5 嚴(yán)格進(jìn)行冒頂事故管理

嚴(yán)格冒頂事故監(jiān)測(cè)管理，每個(gè)頭面都設(shè)有冒頂管理員，對(duì)采掘工作面支護(hù)質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。對(duì)特殊地段、頂板來壓等重要時(shí)段，都相應(yīng)成立冒頂管理小組，做到數(shù)據(jù)分析及時(shí)，預(yù)報(bào)信息暢通，措施落實(shí)到位。面對(duì)頂板管理難度較大，采掘部門超前做好頂板管理工作，推行標(biāo)準(zhǔn)化施工，規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)管理，優(yōu)化和改進(jìn)支護(hù)方式，提高支護(hù)質(zhì)量，提高冒頂?shù)陌踩煽啃浴?/p>

總之，本文通過對(duì)綜采工作面使用馬麗散來處理冒頂事故的性能分析，確立了其效果與施工工藝流程，值得推廣應(yīng)用。

[1]富強(qiáng)，閆少宏.綜放綜采松軟頂煤落放規(guī)律的理論研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2002，21(4)：36-38．

[2]王家臣.綜放綜采頂煤放出散體介質(zhì)流理論的試驗(yàn)研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，2004，29(3)：114-116．

[3]孫紀(jì)正.常用灌漿材料性能試驗(yàn)研究[D].山東大學(xué)碩士論文，2005(11)：24-26．

[4]劉紅衛(wèi).地基加固的復(fù)合注漿技術(shù)及應(yīng)用研究[D].重慶大學(xué)碩士論文，2003(12)：118-120．

[5]熊厚金.國(guó)際巖土錨固與灌漿新進(jìn)展[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009：54-56．

[6]惠武平.馬麗散在廈門海底隧道風(fēng)化槽帷幕注漿中的應(yīng)用[J].石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008(6)：84-86．

[7]靳建偉，呂智海主編.煤礦安全[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005.

[8]曹允偉，等主編.煤礦開采方法[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005.

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1674-6708（2011）53-0126-02